本发明涉及汽车设计制造技术领域，特别地，涉及一种汽车产品使用前的生态效益评价方法。
背景技术：
生态效益即人们在生产中依据生态平衡规律，使自然界的生物系统对人类的生产、生活条件和环境条件产生的有益影响和有利效果，它关系到人类生存发展的根本利益和长远利益，生态效益的基础是生态平衡和生态系统的良性、高效循环，力求以更少的资源消耗及环境排放，提供更优的产品与服务价值，同时增进经济利益与改善环境品质。近年来，我国十分重视生态文明建设，提出了“资源节约、环境友好”的两型社会建设路线。生态效益已成为目前研究的热点，许多学者利用生命周期评价理论、绿色供应链和绿色制造等方法论开展工业产品生态效益评价研究。
随着汽车产销量的持续快速增长，我国已成为汽车大国。作为一种无以替代的现代交通工具，汽车在给人们的生活带来极大方便的同时，也对包括能源、资源、环境以及人类自身在内的整个生态系统造成了较大影响，如汽车尾气排放导致空气质量下降，汽车的大规模生产加速了资源、能源的枯竭等。因此，积极应对汽车所引发的资源、能源与环境问题，按照全生命周期理念，从源头减少资源、能源消耗和环境排放，在产品设计开发阶段系统考虑原材料选用、制造、生产、使用、回收、处理等各个环节可能对能源、资源、环境造成的影响，提高汽车产品的生态效益显得十分迫切。
客观评价汽车产品使用前的生态效益可为企业开展汽车绿色设计制造提供技术指导、为行业制定绿色汽车法规标准提供依据、为政府制定绿色产品奖惩政策提供决策支持。生态效益的客观评价对于践行绿色制造、引导绿色消费、推动汽车产品转型升级、实现汽车产业可持续发展，具有十分重要的意义。
技术实现要素：
本发明提供了一种汽车产品使用前的生态效益评价方法，以解决现阶段无法实际操作对汽车产品使用前进行生态效益评价的技术问题。
本发明提供一种汽车产品使用前的生态效益评价方法，包括以下步骤：a、将汽车产品各大系统总成按功能划分形成功能区域模块；b、分别对各功能区域模块，以汽车产品设计开发为系统边界起点，以检测下线为系统边界终点，结合功能区域模块各单元环节，构建生态效益评价模型；c、获取汽车使用前的矿石资源消耗信息、化石能源消耗信息以及环境排放信息；d、运用生态效益评价模型，采用特征化、标准化和归一化三种方法分别评估资源耗竭当量以及环境影响当量，以资源耗竭当量以及环境影响当量两个指标来表征汽车产品使用前的生态效益水平；e、运用资源耗竭当量以及环境影响当量判断和查找汽车产品使用前各功能区域模块存在的问题以及功能区域模块各单元环节存在的问题；f、依据查找的问题提供改进思路，获取汽车产品使用前的设计改进方案。
进一步地，步骤a中的汽车产品各大系统总成划分具体为：根据汽车产品的结构复杂程度、零部件种类、零部件配套企业分布特点，将汽车产品各大系统总成划分为动力系统、底盘系统、车身系统、电器系统以及整车装配检测系统五大功能区域模块。
进一步地，步骤b中的功能区域模块各单元环节，具体包括：设计开发、材料生产、零部件加工制造、表面喷涂和防锈、零部件检测、整车装配检测以及物流运输中的至少一种。
进一步地，材料生产包括采矿、烧结、冶炼、制备以及物料运输。
进一步地，步骤c中的矿石资源包括：铁矿石、石灰石、石英石及其它汽车零件所需材料矿石；化石能源包括石油、天然气和原煤及其它汽车产品使用前所需能源；环境排放包括有毒有害气体、有毒有害液体、工业废弃物及其它汽车产品使用前所产生的各种排放物。
进一步地，步骤c具体为：运用材料与矿石资源的上下游关系、能源消耗与环境排放的映射关系以及能源与化石能源的上下游关系，获取各功能区域模块各单元环节的矿石资源消耗量、化石能源消耗量以及环境排放量；得到汽车产品使用前各种矿石资源的消耗总量、各种化石能源的消耗总量以及环境排放总量。
进一步地，步骤d具体为：将矿石资源与化石能源通过特征化技术均转换成单一的矿物元素当量，得到资源耗竭当量；将环境排放通过归类、特征化、标准化技术手段归一为单一的环境影响因素，得到环境影响当量。
进一步地，步骤e具体为：运用材料与矿石资源的上下游关系、能源消耗与环境排放的映射关系以及能源与化石能源的上下游关系，结合生态效益评价模型，查找各功能区域模块各单元环节中存在的问题。
进一步地，步骤f具体为：对功能区域模块中存在问题的单元环节，采用更改设计方案、更改材料生产工艺、更改零部件加工制造方法、更改表面喷涂和防锈工艺、更改零部件检测方法、更改整车装配检测方法以及更改物流运输方式中的至少一种改进方式。
进一步地，综合各功能区域模块以及各功能区域模块下各单元环节，寻找最优设计改进方案，从而提高汽车产品使用前的生态效益。
本发明具有以下有益效果：
本发明汽车产品使用前的生态效益评价方法，能够客观地评价汽车使用前的生态效益，将使所有参与汽车产品设计制造的汽车整车和零部件企业受益。主要体现在：
1)通过生态效益评价，可为整车制造企业找出生态效益差的配套零部件，从而调整设计思路和采购策略。
2)通过生态效益评价，可提升生态效益好的汽车产品的社会美誉度和影响力，从而提高其销量和市场占有率，为汽车整车企业带来收益。对于生态效益较差的汽车产品通过评价予以淘汰，从而保证汽车企业的可持续发展。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的汽车产品使用前的生态效益评价方法的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的汽车产品使用前的生态效益评价方法的结构框图。如图1所示，本实施例的汽车产品使用前的生态效益评价方法，包括以下步骤：a、将汽车产品各大系统总成按功能划分形成功能区域模块；b、分别对各功能区域模块，以汽车产品设计开发为系统边界起点，以检测下线为系统边界终点，结合功能区域模块各单元环节，构建生态效益评价模型；c、获取汽车使用前的矿石资源消耗信息、化石能源消耗信息以及环境排放信息；d、运用生态效益评价模型，采用特征化、标准化和归一化三种方法分别评估资源耗竭当量以及环境影响当量，以资源耗竭当量以及环境影响当量两个指标来表征汽车产品使用前的生态效益水平；e、运用资源耗竭当量以及环境影响当量判断和查找汽车产品使用前各功能区域模块存在的问题以及功能区域模块各单元环节存在的问题；f、依据查找的问题提供改进思路，获取汽车产品使用前的设计改进方案。本发明汽车产品使用前的生态效益评价方法，能够客观地评价汽车使用前的生态效益，将使所有参与汽车产品设计制造的汽车整车和零部件企业受益。主要体现在：1)通过生态效益评价，可为整车制造企业找出生态效益差的配套零部件，从而调整设计思路和采购策略。2)通过生态效益评价，可提升生态效益好的汽车产品的社会美誉度和影响力，从而提高其销量和市场占有率，为汽车整车企业带来收益。对于生态效益较差的汽车产品通过评价予以淘汰，从而保证汽车企业的可持续发展。此外，生态效益评价结果可为行业制定绿色汽车法规标准提供依据、为政府制定汽车产品奖优惩劣的政策提供决策支持。
如图1所示，本实施例中，步骤a中的汽车产品各大系统总成划分具体为：根据汽车产品的结构复杂程度、零部件种类、零部件配套企业分布特点，将汽车产品各大系统总成划分为动力系统、底盘系统、车身系统、电器系统以及整车装配检测系统五大功能区域模块。
如图1所示，本实施例中，步骤b中的功能区域模块各单元环节，具体包括：设计开发、材料生产、零部件加工制造、表面喷涂和防锈、零部件检测、整车装配检测以及物流运输中的至少一种。
如图1所示，本实施例中，材料生产包括采矿、烧结、冶炼、制备以及物料运输。
如图1所示，本实施例中，步骤c中的矿石资源包括：铁矿石、石灰石、石英石及其它汽车零件所需材料矿石；化石能源包括石油、天然气和原煤及其它汽车产品使用前所需能源；环境排放包括有毒有害气体、有毒有害液体、工业废弃物及其它汽车产品使用前所产生的各种排放物。
如图1所示，本实施例中，步骤c具体为：运用材料与矿石资源的上下游关系、能源消耗与环境排放的映射关系以及能源与化石能源的上下游关系，获取各功能区域模块各单元环节的矿石资源消耗量、化石能源消耗量以及环境排放量。得到汽车产品使用前各种矿石资源的消耗总量、各种化石能源的消耗总量以及环境排放总量。
如图1所示，本实施例中，步骤d具体为：将矿石资源与化石能源通过特征化技术均转换成单一的矿物元素当量，得到资源耗竭当量；将环境排放通过归类、特征化、标准化技术手段归一为单一的环境影响因素，得到环境影响当量。
如图1所示，本实施例中，步骤e具体为：运用材料与矿石资源的上下游关系、能源消耗与环境排放的映射关系以及能源与化石能源的上下游关系，结合生态效益评价模型，查找各功能区域模块各单元环节中存在的问题。
如图1所示，本实施例中，步骤f具体为：对功能区域模块中存在问题的单元环节，采用更改设计方案、更改材料生产工艺、更改零部件加工制造方法、更改表面喷涂和防锈工艺、更改零部件检测方法、更改整车装配检测方法以及更改物流运输方式中的至少一种改进方式。
如图1所示，本实施例中，综合各功能区域模块以及各功能区域模块下各单元环节，寻找最优设计改进方案，从而提高汽车产品使用前的生态效益。
实施时，提供一种汽车产品使用前的生态效益评价方法，按照汽车产品的结构特点和生产制造流程将汽车产品划分为动力系统、底盘系统、车身系统、电器及其它、整车装配检测五大模块，主要评价的是汽车产品设计制造检测所消耗的材料、化石能源以及产生的排放，并对三者的映射关系进行分析。该专利的数据主要来源于汽车整车和零部件设计制造企业，通过生态效益评价，可为整车制造企业找出影响生态效益的原因，从而调整设计思路和采购策略；在全球化的大背景下，通过生态效益评价使汽车产品满足国外对生态效益的要求，可有力促进汽车产品出口，实现整车企业的国际化战略。通过生态效益评价，可提升生态效益好的汽车产品的社会美誉度和影响力，从而提高其销量和市场占有率，为汽车整车企业带来收益。而对于生态效益较差的汽车产品通过评价手段予以淘汰，从而保证汽车企业的可持续发展。此外，该专利生态效益评价结果综合汽车使用阶段和使用后的生态效益评价结果可为行业制定绿色汽车法规标准提供依据、为政府制定汽车产品奖优惩劣的政策提供决策支持。具体包括以下步骤：
1)汽车使用前生态效益评价方法技术路线
生态效益评价方法技术路线，是对汽车产品使用前的矿石资源消耗、化石能源消耗、环境排放的汇总方法。包括存在于自然界中的各种矿石资源的消耗，如铁矿石、石灰石等；包括各类化石能源的消耗，如石油、原煤等；包括生产活动所产生的各种环境排放，又称副产物，如各类工业废弃物、有毒有害气体和液体等。
2)用资源耗竭当量与环境影响当量来表述生态效益水平
以全面评价汽车产品使用前的生态效益为目标，以“资源节约、环境友好”为两条主线，采用特征化、标准化、归一化三种方法对汽车使用前的矿石资源消耗、化石能源消耗和环境排放进行归纳。即对“矿石资源—化石能源”通过特征化技术归纳为资源耗竭当量(锑当量)；对将各种废弃物等环境排放通过归类、特征化、标准化等技术手段归一为环境影响当量。以资源耗竭当量与环境影响当量两个当量指标来表征汽车产品使用前的生态效益水平。特征化是指按照物质特征特性进行分类。标准化是指采用统一的物质标准。归一化是指将不同物质转换成同一物质进行统计。
从生态效益最大化的视角，研究汽车产品使用前(包括设计开发、加工装配、测试检验、正向物流等生产活动)的资源消耗与环境影响等情况，即以资源节约与环境好友为主线，评价汽车产品在使用前涉及的所有活动对自然资源、能源及环境所造成的影响。汽车产品使用前的生态效益评价方法包括评价对象及生态效益系统边界、生态效益模型、生态效益评价软件等。
1)评价对象及生态效益系统边界
将传统汽车与非传统能源汽车均列为研究对象，所提出的方法适用于各类使用不同能量的汽车生态效益评价。
生态效益系统边界指以汽车产品设计开发为起点，以汽车产品检测下线为终点，“起点”至终点”之间与产品生产活动相关的所有单元过程，包括设计开发、原材料获取、加工装配、测试检验及物流等环节。
2)生态效益模型
生态效益模型包括：
映射关系，如钢材的生产制备过程包括矿石资源开采、运输、冶炼等过程，这些过程又会映射能源消耗与排放等；
上下游转化关系，如材料主要是由矿石资源通过冶炼、制备等转化得到；
从属关系，如车身系统是由几十种材料组成，其加工制造必须消耗能源等。
不同的流向关系，如材料是通过采矿、运输，冶炼、材料自备等环节获得，因此流向是从矿石资源开采通过运输到冶炼厂，再通过冶炼、材料制备形成材料。
不同类型的“流”，如“矿石资源-材料”的物质流，“化石能源-能源”的能量流，各种环境排放的废物流。
生态效益模型内容包括：
生态效益模型根据汽车产品结构复杂、零部件种类繁多、零部件配套企业分散等特点，将汽车产品使用前阶段划分为车身系统、动力系统、底盘系统、电器及其他、整车装配五大功能区域模块，充分体现了申请者对汽车产品的组成结构及生产工艺流程的深刻认知；且唯有正确划分模块才能使复杂的汽车产品使用前生态效益评价成为可能。
生态效益模型设定所消耗的材料与所需要的能源流向为车身系统、动力系统、底盘系统、电器及其他、装配与测试等五大系统，而排放则从五大模块流出。车身系统加工制造需要投入各种材料(包括金属与非金属材料，一般有几十种)，且需消耗电力、煤炭等能源，材料与能源均流入五大模块，形象地表达了五大模块加工制造需要的材料与能源。此外，车身系统、动力系统、底盘系统、电器及其他在喷涂过程、防锈处理过程均有各种排放物为从五大模块流出，形象的表达了五大系统加工过程中均有排放产生。
生态效益模型采用还原论的方法，分别对五大模块的材料消耗、能源消耗、环境排放等进行统计归纳，再分别汇总五大模块的材料消耗、能源消耗、环境排放，得到形成汽车产品所需的材料、汽车产品制造与装配所需的能源、汽车产品制造与装配产生的排放。
生态效益模型对各种材料与能源进行追根溯源，得到总的矿石资源消耗、化石能源消耗以及环境排放。材料生产包括采矿、烧结、冶炼、制备及贯穿始终的运输等生产活动，各生产活动又会造成能源消耗(如运输需要消耗汽、柴油、电)及环境排放(如冶炼会产生废渣、废气等)，而消耗的能源也是由化石能源开采、提炼、制备及运输等产生的，各生产活动又会有能耗，能耗与排放有映射关系。此外，“材料-矿石资源”之间存在上下游转化关系(即材料是由矿石资源通过加工、冶炼、制备而来)；“能源-化石能源”之间亦存在上下游转化关系(即能源是由化石能源通过能源开采、提炼而来)。通过理清它们之间的上下游转化关系及相互映射关系，分门别类地对矿石资源、化石能源、环境排放等进行汇总，得到汽车产品使用前的各种矿石资源消耗总量、以及各种化石能源消耗及环境排放总量。
生态效益评价软件
生态效益评价软件由生态效益模型、生态效益软件人机界面、数据库、生态效益结果四部分构成。
生态效益模型为软件后台计算引擎，通过获取人机界面输入的产品实际数据与数据库中的基础数据进行运算，得到资源耗竭当量与环境友好当量。
生态效益软件人机界面则为软件的主要操控界面，可与数据库通讯进行数据库管理，如数据添加、查询、增删等，为数据库更新提供可能，同时还可作为产品实际数据的输入接口，将数据录入后台计算引擎。数据库则可管理大量基础数据，为后台计算引擎提供数据支撑。
生态效益评价结果则将资源耗竭当量与环境友好当量反馈给生态效益软件人机界面，用于可视化表达。该软件能多元化表达评价结果，可大大提高汽车产品使用前生态效益评价效率。
实施案例：
以某企业实际生产销售的电动座椅为评价对象，根据企业实际清单数据，对电动座椅使用前的生态效益进行评价。
1)清单数据
电动座椅bom表：
电动座椅包含多种金属与非金属材料。金属材料主要用在座椅骨架、电机、滑轨等零件上；非金属材料如面料、泡棉、塑料等主要用在靠垫、蒙皮、头枕等零件上。通过与企业深度合作获取某电动座椅部分bom表如下：
表1各电机的材料组成清单(kg)
表2滑轨系统的材料组成清单(kg)
生产制造能耗数据
对电动座椅加工制造各项工艺的工时、日均产量、日均电耗等数据进行了详细采集，得出的电动座椅生产制造能耗数据平均值。本案例所选电动座椅生产制造过程的电耗值近似取100kwh/台。
配套车型基本参数
收集电动座椅配套车型的基本参数，如运行使用排放数据、能耗数据等。
2)评价结果
将以上清单数据录入前述的生态效益评价软件，得出生态效益评价结果。材料消耗数据清单：
表3电动座椅各种材料的消耗量(kg)
能源消耗数据清单：
表4电动座椅全生命周期消耗的各种不同类型能源汇总(mj)
资源耗竭当量：
对能源消耗清单数据与材料消耗数据进行特征化、标准化、归一化处理，得到资源耗竭当量。
表5电动座椅的全生命周期资源耗竭当量
环境排放清单：
表6电动座椅全生命周期各种气体排放物汇总(kg)
环境影响当量：
对各种环境排放物清单数据进行特征化、标准化、归一化处理，得到环境影响当量。
表7电动座椅全生命周期各种类型环境影响当量(无量纲)
该案例对电动座椅包括使用前、使用中、使用后的整个生命周期的生态效益进行了评价，得出资源耗竭当量与环境影响当量，客观、简单地反应了电动座椅整个生命周期的生态效益情况。本案例具有电动座椅使用前阶段的详实数据(实际电动座椅bom表清单数据、较为准确的制造加工数据)，对本发明专利提出的一种汽车产品使用前的生态效益评价方法具有很好的支撑作用。
本发明汽车产品使用前的生态效益评价方法，客观评价汽车使用前的生态效益，将使所有参与汽车产品设计制造的汽车整车和零部件企业受益。主要体现在：
1)通过生态效益评价，可为整车制造企业找出生态效益不好的配套零部件，从而调整设计思路和采购策略。
2)我国每年汽车产品出口数量约200万辆，国外十分重视汽车产品的生态效益，通过生态效益评价有利于汽车产品满足国外对生态效益的要求，从而推动汽车产品顺利出口，实现整车企业的国际化战略。
3)通过生态效益评价，可以提升生态效益较好的汽车产品美誉度，有利于提高其市场占有率，为企业带来经济效益，从而保证好产品的可持续发展。而对生态效益较差的汽车产品可以通过评价督促其改进或予以淘汰。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。